پایان نامه مدل سازی دینامیکی و مدیریت انرژی


Widget not in any sidebars
ب) مدل های نیمه تجربی که داده های تجربی را با معادلات پارامتری از طریق مقایسه با متغیرهای فیزیکی مثل فشار ، دما و … تنظیم میکنند.
چندین مدل ریاضی در [17-19] ارائه شده است. به طور کلی انواع مختلف پیل های سوختی مدل های گوناگون دارند. برای مثال Padulles در [17] یک مدل دینامیکیSOFC برای شبیه سازی سیستم قدرت معرفی میکند. البته مدل بعدأ توسط محققان دیگر به منظور کنترل سیستم قدرت و مطالعه مناسب روی پیل های سوختی PEM اصلاح شده است. پیل های سوختی PEM اساسأ در فشار و دمای کمتر در مقایسه با انواع دیگر پیل های سوختی کار میکنند. به نظر میرسد پیل های سوختی PEM یک منبع انرژی خوب برای سیستم های تولید پراکنده میباشد. لذا مقالات زیادی در خصوص مدل های پیل های سوختی PEM وجود دارد.
تقریبأ همه مدل های تئوری شامل معادلات ریاضی تاکید روی وجوه مختلف عملکرد پیل سوختی دارند. این مدل ها برای شبیه سازی و رفتار گذرا و عملکرد ادوات پیل سوختی به کار میروند و تعداد زیادی از آن ها به منظور مطالعه مشخصات دینامیکی پیل سوختی PEM و در نهایت اهداف کنترلی به کار میروند. در هنگام توسعه مدل ها فرضیاتی به وجود میآید. برای مثال واکنش دهنده ها گازهای ایده آل هستند. هیچ گونه گرادیان فشار و گرادیان دما بین آند و کاتد وجود ندارد.
مرجع [20]Amphlet مدل سیستمی را معرفی میکند که شامل یک پردازنده سوخت دیزل و پیل سوختی PEM برای شبیه سازی یک سیستم قدرت 250 کیلو واتی است. در [21] ٍElsharkhمدل SOFC ارائه شده در [17] را اصلاح و مدل های رفورمر متانول و واحد تهویه توان را به آن اضافه میکند. در [22]Sedghisigarchi مدل دینامیکی مرجع [17] را به وسیله افزایش حرارت واکنش های شیمیایی داخل پیل سوختی توسعه میدهد. در [9] Tanrioven یک مدل فضای حالت نیروگاه پیل سوختی PEM متصل به شبکه که شامل مدل پیل سوختی PEM و مدل خروجی شبکه است را نشان میدهد. در [40] Monaiمدلی از سیستم قدرت تولید پراکنده شامل یک سیستم فتوولتائیک مقیاس بزرگ، پیل سوختی و خازن دولایه الکتریکی و باتری را نشان میدهد. این سیستم به منظور بهره برداری در یک حالت متصل به شبکه طراحی میشود و مدل به عنوان یک مطالعه کنترلی به کار میرود. در [10]Senjyu روی توسعه مدل میکروشبکه شامل یک توربین بادی، ژنراتور دیزلی و پیل سوختی است، بحث میکند.
در [11]Kelouwani مدلی از سیستم قدرت ترکیبی در حال بهره برداری در مد مستقل که شامل توربین بادی، آرایه فتوولتائیک و پیل سوختی است، ارائه میکند. اما پیل های سوختی در سیستم به عنوان یک ذخیره ساز انرژی به کار می روند. پیل های سوختی در میکروشبکه های امروزی به عنوان المان هایی کلیدی عمل میکنند و عملکرد سیستم را تحت تاثیر قرار میدهند. مدل های بیان شده هرگز اثر مقاومت داخلی و مشخصات دمایی که میتوانند اثر زیادی روی عملکرد سیستم داشته باشند را در نظر نگرفته است.
در [10] Senjyu مدل سازی دینامیکی توربین بادی را با استفاده از رابطه سرعت با دو توان ارائه میدهد و معادلات دینامیکی را بر حسب مدل فضای حالت توربین بادی به دست میآورد. در [23]Monai با استفاده از مشخصه ولتاژ بر حسب جریان و با توجهبه چیدمان سری یا موازی سلول های خورشیدی یک مدل ارائه میدهد و در خصوص باتری به جای استفاده از معیار وضعیت شارژ به معرفی معیار اندازه‌گیری جدیدی به نام شارژ اضافی میپردازد. در [20]Amphett با نادیده گرفتن اثر انحراف سرعت روتور، یک مدل دینامیکی برای میکروتوربین ارائه میدهد.
در [29]B.santosh، الکترولایزر را به وسیله یک تابع انتقال مرتبه اول شامل بهره تابع انتقال و یک ثابت زمانی مدل میکند.
در مراجع[32,33]مدلی دینامیکی برای DG های میکروشبکه در مد متصل به شبکه اصلی ارائه شده است، در این مدل، تعامل بین منابع تولید لحاظ نشده است.
به منظور کنترل و به دست آوردن برنامه زمان‌بندی تولید و مصرف میکروشبکه، روش‌های مدل‌سازی میکروشبکه در مراجع [34-37]،ارائه شده است. مدل های ارائه شده، بیشتر در سطح مدیریت انرژی در سیستم میکروشبکه میباشند. به عنوان نمونه، در مرجع [37]، میکروشبکه توسط یک سیستم ترکیبی تصادفی (SHS) ، با توجه به رابطه بین تئوری SHS و مدل یک میکروشبکه، مدل شده است.
2-4) کنترل فرکانس
توان و فرکانس سیستم در سیستم‌های قدرت سنتی، ارتباط مستقیم با عملکرد ژنراتورهای سنکرون دارند. وقتی بار به طور پیوسته و تصادفی تغییر میکند تعادل بین مقدار واقعی و مطلوب تولید به صورت گذرا از بین میرود و در نتیجه فرکانس سیستم نوسان کرده و انحراف ولتاژ به وقوع میپیوندد. از شدت اختلاف بین مقدار واقعی و فرکانس سنکرون برای تجدید تعادل بین مقدار واقعی و مطلوب تولید استفاده میشود. این روش به صورت سنتی کنترل فرکانس بار نامیده میشود [24].
فرکانس، رایج ترین فاکتور در شبکه های قدرت AC است و نوسانات فرکانس به گونه ای عدم تطابق بین تولید و تقاضا را نشان میدهد. بنابراین برای چندین دهه LFC مرسوم ترین روش به کار رفته برای حفظ سیستم به وسیله تطابق بین تولید و مصرف در زمان واقعی است. در مرجع [25]T.ota به مطالعه کنترل بار فرکانس در یک میکروشبکه شامل یک واحد تولید پراکنده و ذخیرهساز میپردازد. وی اثر کنترل بار فرکانس به وسیله سیستم ذخیره را به صورت آزمایشگاهی انجام داده است. در [26]H.Beverni، اثر کنترل بار فرکانس در یک سیستم قدرت تجدید ساختار یافته و با لحاظ کردن نیازمندی های بازار بررسی شده است. در [27]S.St.Iliescu، برای مدل های زمانی پیوسته ساده؛ و واحد آبی موجود در میکروشبکه، روشی برای کنترل بار فرکانس ارائه میدهد.
در مرجع [44
] استراتژی کنترل لغزشی برای بهبود پایداری میکروشبکه‌ها ارائه شده است.
کنترلکننده لغزشی با توجه به رفتار تصادفی و غیرخطی میکروشبکه‌ها و احتمال بروز اغتشاشات ( جزیره‌ای شدن MG ) مورد بررسی قرار گرفته است. برای میکروشبکه‌هایی که یک واحد DG از مدار خارج شده و یا یک واحد DG به میکروشبکه اضافه شود، کنترلکننده این قابلیت را دارد تا به سیستم کمک کند تا در وضعیت پایدار عمل کند. در این مرجع از یک کنترلکننده لغزشی برای یک DG سنکرون به عنوان پایدارساز سیستم قدرت استفاده شده است.
در مرجع [43] از کنترل کننده مد لغزشی برای کنترل میکروشبکه استفاده شده است. در مقاله مزبور، برای تثبیت فرکانس از تنظیم زمان مناسب سوئیچینگ مبدل ها استفاده شده و تابع مرسوم علامت (sign) که در کنترل لغزشی مقادیر گسسته به کار گرفته می شود با تابع هیسترزیس جایگزین شده است.
مرجع [28] با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی و پایداری، یک روش بهینه کنترل فرکانس روی شبکه 30 شینه IEEE ارائه می کند. مرجع [26] یک روش کنترل فرکانس مقاوم در میکروشبکه شامل منابع تولید پراکنده را ارائه میدهد این مرجع با ارائه یک ماتریس خطی و ترکیب کنترل کننده های مقاوم به مطالعه یک میکروشبکه با سه عنصر تولید کننده توان
میپردازد.
اخیرأ تئوری منطق فازی و شبکه عصبی و شبکه فازی-عصبی به علت توانایی زیادشان در تخمین توابع غیرقطعی دقت پایین و غیرخطی بهعنوان تخمینگر عمومی،مورد استقبال قرارگرفتهاند.در مقالات زیادی استفاده موفقیتآمیز از منطق فازی و شبکههای عصبی درسیستم کنترل نشان دادهشدهاست. کنترلکنندههای فازی طبیعت غیرخطی دارند وانتظار میرود تا عملکرد مقاومی در شرایط بروز اغتشاش در سیستم داشته باشند. به خاطر طبیعت غیرخطی میکروشبکه به کار بردن کنترلکنندههای فازی در DG ها مورد استقبال قرارگرفت. همچنین منطق فازی به خاطر انعطافپذیری وقدرت سازگاریاش قابلیت plug and play را برای DG ها فراهم میکند. در مراجع[38-42] از کنترل کننده فازی و شبکه عصبی به منظور کنترل توان و فرکانس میکروشبکه استفاده شده است.
در مرجع [39]، برای کنترل میکروشبکهای که مجهز به یک مبدل منبع ولتاژ و یک DG
(وظیفه VSC در میکرو شبکه، پخش توان دو جهته با شبکه اصلی از طریق مدیریت
سیگنالهای SPWM است) است، کنترلکننده ای فازی پیشنهاد شده است که اهداف کنترلی آن پخش توان اکتیو و راکتیو مناسب در مد متصل و مد جزیرهای میباشد. در [38] یک کنترلکننده فازی-عصبی برای افزایش پایداری میکروشبکه طراحی شده است.